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なぜ筋肉をつけるにはタンパク質(アミノ酸)の摂取が必要なの?【論文・エビデンス】

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筋肉をつけるには、適切な筋トレを行ない、適切な栄養と休息が必要だといわれます。

でもよくよく考えてみると、そもそも

「なぜ筋肉をつけるには『筋トレ』が必要なの?」

「なぜ筋肉をつけるには『栄養』が必要なの?」

「なぜ筋肉をつけるには『休息』が必要なの?」

ということを一つ一つかみ砕いて理解しないと、より効果的な筋トレができないと思いました。

そこで、今回は「なぜ筋肉をつけるには適切な栄養が必要なのか」について調べてみたいと思います。

では、最初にどこから手をつけてみたらよいかと考えてみたところ、まずは基礎となる前提として「筋肉が大きくなるメカニズム」について調べてみることにしました。




【目次】

■筋肥大(筋肉が大きくなる)のメカニズム

筋肉はそもそも皮膚、血管、髪の毛などと同じで「たんぱく質」でできています。

たんぱく質は合成と分解を繰り返しており、合成が勝ると筋肉は肥大し、分解が高まると萎縮していきます。

合成>分解 → 筋肉が大きくなる(筋肥大)

合成<分解 → 筋肉が小さくなる

そう、この関係はまるで、お金における貯金と借金の関係のようですね。

収入>支出 → 貯金が増える

収入<支出 → 借金が増える

入ってくるお金よりも出ていくお金が多ければプラス(貯金)になり、入ってくるお金よりも出ていくお金が少なければマイナス(借金)になるように、タンパク質合成速度がたんぱく質分解速度を上回ると筋量が増加し、反対になると筋量が減少していきます。

極端に言えば、筋肉のもととなるたんぱく質をとらなければ、筋量は減少していくわけですから、空腹時にはたんぱく質の合成のほうが少なくなり、マイナスとなってしまうというわけです。

「やっぱり筋肉を大きくする、筋肉をつけるためにはタンパク質が必要なんだな」という感じがしてきましたよね。

では、次に食べ物に含まれるタンパク質はどのように分解され、どのように体で使われるのかについて調べてみたいと思います。

【参考リンク】




■食べ物に含まれるタンパク質はどのように分解され、どのように体で使われるの?

簡単に言うと、食べ物(たんぱく質)は、胃→十二指腸→小腸と送られていく間にアミノ酸やペプチドに分解され、小腸の細胞に吸収され、血液に取り込まれて、全身の細胞に運ばれていき、各細胞でアミノ酸やペプチドを材料に新たなたんぱく質が合成されます。

より詳しくまとめると次の通りです。

1)食べ物は胃に送られて、消化酵素ペプシン(たんぱく質はアミノ酸が鎖のようにつながった構造をしており、ペプシンはその鎖を切断する力があります。)が含まれる胃液と混ざり合い、たんぱく質は分解されます。

2)十二指腸に送られ、膵臓から十二指腸に分泌されたたんぱく質を分解する消化酵素を含む膵液と混ざり合い、さらにたんぱく質が分解されます。

3)小腸に送られ、たんぱく質分解酵素であるペプチダーゼによって、アミノ酸とペプチドに分解され、小腸の細胞に吸収され、血液の流れに乗って、全身の細胞に送られます。

食べ物に含まれるたんぱく質がどのように分解されて、どのように体で使われるかという流れはわかりました。

では、次に、より効果的に筋肉をつけることに役立つ栄養に関する情報がないかを調べてみます。

【参考リンク】

■アミノ酸の量が多いほど筋たんぱく質の合成が刺激される

筋肉とたんぱく質(アミノ酸)
筋肉とたんぱく質(アミノ酸)

血液中から筋細胞に取り込まれたアミノ酸はいったん遊離アミノ酸プールに取り込まれ、必要とされるときに筋たんぱく質合成に利用されます。

<勝手な解釈中>

そうなんです!

アミノ酸はすぐに使われるんじゃなくて、いったん「遊離アミノ酸プール」という貯蔵庫に預けられるんですね。

遊離とは結合していないという意味です。

アミノ酸がもし貯蔵されることがなければ、必要とされるときにアミノ酸がないということが起こりうるわけですから、そのために体の中にアミノ酸プールが存在するということではないでしょうか?

<!勝手な解釈中>

アミノ酸摂取による筋タンパク質合成刺激には「用量依存効果」があります。

こんな風に書かれると難しいですが、用量依存効果とは、アミノ酸の量が多いほど筋たんぱく質の合成が刺激されるというものです。

このことが筋肉をつけるためにはタンパク質(アミノ酸)を摂取する必要がある理由であるわけです。

また、運動直後のタンパク質摂取は、後で摂取した場合よりもより同化する可能性があることが示唆されています。

また、高齢者においても、多量のアミノ酸を摂取した場合は若年者と同等のタンパク同化作用を得ることができますが、タンパク同化作用が最も高いとされる分岐鎖アミノ酸(BCAA:Branched Chain Amino Acids)のロイシンに対する感受性が高齢者では低下していることから、比較的少量のアミノ酸を摂取した場合、十分なタンパク同化作用が得られず、そのような食生活が長期的に続くと「サルコペニア」を引き起こす要因となる可能性が考えられます。

【補足】

※分岐鎖アミノ酸(BCAA)とは、具体的に言えば、必須アミノ酸のバリン、ロイシン、イソロイシンのこと。特に、ロイシンはmTORC1と呼ばれるタンパク質合成系の酵素を介してタンパク質の合成を促進し、分解を抑制するのに重要であると考えられています。

※サルコペニア(加齢性筋肉減弱現象)とは、筋肉が減り筋力が衰えた状態のことです。

近年中高年を中心に増加しているサルコペニアは、寝たきりや認知症を引き起こす原因とされ、健康寿命を縮める一因となっています。

最近は若い人にもサルコペニア予備軍が増えていて、無理なダイエットによる栄養の偏りなどが原因と考えられるそうです。

サルコペニアとは|サルコペニアの定義・予防・対策

Moore DRらの論文によれば、骨格筋量を維持するには、筋原繊維タンパク質合成(MPS)の適切なタンパク質摂取媒介刺激が必要なのですが、加齢によってたんぱく質への感受性が低くなってくるため、筋肉量を維持・増強するためには、たんぱく質の摂取量を増やす必要があります。

つまり、高齢者が筋肉量を維持してサルコペニアを予防するためには、たんぱく質の摂取量を増やした方がよいというわけです。

名古屋大学らの共同研究によれば、分岐鎖アミノ酸(BCAA)不足は筋原線維タンパク質の低下を招くことが分かり、BCAAを摂取し体内のBCAA量を維持すれば、加齢などによる筋力の低下を予防する効果が期待されます。




■まとめ

つまり、なぜ筋肉をつけるには適切な栄養が必要なのか?という疑問に対しては、

〇筋肉はたんぱく質でできていて、たんぱく質は合成と分解を繰り返しており、合成が勝ると筋肉は肥大し、分解が高まると萎縮する。

〇アミノ酸の量が多いほど筋たんぱく質の合成が刺激される。

〇運動直後のタンパク質摂取は、後で摂取した場合よりもより同化する可能性がある。

〇タンパク同化作用が最も高いとされる分岐鎖アミノ酸のロイシンに対する感受性が高齢者では低下していることから、高齢者は筋肉量を維持・増強するためには、たんぱく質の摂取量を増やす必要がある。

という答えになります。

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筋肉を増やすなら朝食にたんぱく質を摂ろう!ダイエット・美容・フレイル対策・サルコペニア対策に!|早稲田大学




perfect breakfast

by keico taguchi(画像:Creative Commons)

体内時計に合わせた朝のタンパク質摂取タイミングが筋量増加に効果的(2021/7/7、早稲田大学)によれば、タンパク質の摂取タイミングが、筋量増加効果に影響があることがわかったそうです。

●タンパク質摂取による筋量増加効果は、量だけでなくタイミングも影響することを明らかにした。

●筋量増加は体内時計を介して引き起こされ、それが正常に機能していることが重要である。

●朝食時のタンパク質摂取による筋量増加には、筋肉の合成を高める作用が強い分岐鎖アミノ酸が関わっている。

つまり、今回の研究のポイントは、たんぱく質は筋量の維持・増加に欠かせない栄養素であることはわかっていましたが、接種のタイミングによってもその効果が変わってくることがわかり、それは筋肉の体内時計によるもので、体内時計に合わせた摂取をすることにより、効率よく筋力・筋量を維持・増進することができるのではないかと考えられます。

■フレイル対策・サルコペニア対策とたんぱく質

最近ではたんぱく質とフレイルとの関係がよく取り上げられています。

サルコペニアとは?定義・予防・対策のやり方(運動・栄養)!

●たんぱく質でサルコペニア対策

たんぱく質摂取と骨格筋|たんぱく質の関与|フレイルティ及びサルコペニアと栄養の関連|高齢者|厚生労働省によれば、最近のコホート調査でも、たんぱく質摂取量が少ないことは3年後の筋力の低下と関連し、さらに高齢女性の3年間の観察で、たんぱく質摂取量が少ないとフレイルティの出現のリスクが増加することが確認されているそうです。

また、日本人の高齢女性の横断研究でもフレイルティの存在とたんぱく質摂取量との関連が明らかにされています。

これまでにも要介護者の中にはたんぱく質が不足する低栄養の人が多いということを紹介してきました。

適切な食物摂取ができず、栄養状態が悪化していることを「低栄養」と呼びます。

低栄養になると、免疫が低下したり、筋肉が減少したり、骨が弱くなったりすることで、感染症に掛かりやすくなったり、骨折するおそれが高くなるようです。

今回紹介した厚生労働省のまとめによれば、高齢者はたんぱく質の摂取量が少ないと、フレイルティの出現リスクが増加するそうです。

たんぱく質並びにアミノ酸の介入研究|たんぱく質の関与|フレイルティ及びサルコペニアと栄養の関連|高齢者|厚生労働省では、サルコペニア予防および改善の観点から、高たんぱく質食品、プロテインやアミノ酸などのサプリメント、β─ ヒドロキシ─β─ メチル酪酸(beta-hydroxy-beta-methylbutyrate:HMB)を単独もしくはアミノ酸と配合したサプリメントを補給する介入研究が紹介されています。

朝食でのタンパク質摂取による筋量増加には分岐鎖アミノ酸が大きな役割を果たしていることを示唆しています。

分岐鎖アミノ酸は筋肉の合成を高める作用が強いアミノ酸であることが知られていますが、今回の研究によれば、朝食でのタンパク質摂取による筋量増加には分岐鎖アミノ酸が大きな役割を果たしていることを示唆されており、また、高齢女性を対象にした3食のタンパク質の摂取量と骨格筋機能との関係性の調査によれば、1日のタンパク質摂取量に対する朝食でのタンパク質摂取量の比率と骨格筋指数は正の相関を示すことがわかっていますので、ぜひフレイル対策のためにも朝食にたんぱく質を摂取していきたいですね!

【関連記事】

■美容・ダイエットとたんぱく質

筋肉量が多い人ほど顔のシミやシワ、毛穴の目立ちが少ない!マイオネクチンがメラニンの生成を抑えている!|ポーラ化成によれば、ポーラ化成工業が行ったゲノム研究(GWAS)によれば、シミができない体質の人は、生まれつき筋肉の性質が異なる可能性があること、また、体重当りの体幹と下半身の総筋肉量が多い人ほど、顔のシミが少ないことが分かったそうです。

また、筋肉で作られる「マイオネクチン」が血液成分として皮膚に運ばれ、シミのもとであるメラニンの生成を抑えていることが示唆され、さらには、体の筋肉量が多いほど、シワ、毛穴の目立ち、色ムラなどが少ないことも明らかになったことから、美肌体質の秘密は、筋肉がカギを握っている可能性があるようです。

美容にはたんぱく質がかかせないとはご存じの方も多いはず。

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今回の研究によって、朝食にたんぱく質を摂取することがより効果的に筋肉をつけることにつながるということですので、ぜひ朝食にたんぱく質を摂りましょう!

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【参考リンク】

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